关键词 车用热泵；制热性测试；ＣＯ２ 制冷剂；跨临界循环；电动汽车
中图分类号：ＴＱ０５１． ５；ＴＵ８３１． ３；Ｕ４６９． ７２
文献标识码： Ａ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ＣＯ２ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｈｅａｔ Ｐｕｍｐ Ａｉｒ⁃ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｄｅｖｅｌｏｐｓ ａ ｓｅｔ ｏｆ ＣＯ２ ｔｒａｎｓｃｒｉｔｉｃａｌ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ａｉｒ⁃ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ， ｗｈｉｃｈ ａｄｏｐｔｓ ａ ＣＯ２ ｖｅｈｉｃｌｅ ｅｌｅｃ⁃ ｔｒｉｃａｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ， ｍｉｃｒｏ⁃ｃｈａｎｎｅｌ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ， ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｖａｌｖｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｋｅｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ． Ｔｈｉｓ ｉｓ ｔｏ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ ｂｒｏｕｇｈｔ ｂｙ ＣＯ２ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ′ ｓ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ａｉｒ⁃ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｓｕｃｈ ａｓ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｅｘｈａｕｓｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ ｃｈａｒｇｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ， ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｖａｌｖｅ ｏｐｅｎｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ＣＯ２ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ａｉｒ⁃ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ｈｅａｔ ｅｘ⁃ ｃｈａｎｇｅｒｓ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ⁃ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｉｄｅ ｉｎ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ｍｏｄｅ， ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ ｖｅｒｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ａｉｒ⁃ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｇａｓ ｃｏｏｌｅｒ， ｔｈｅ ａｕ⁃ ｔｏｍｏｂｉｌｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ａｉｒ⁃ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｓｅｒｉｅｓ ｇａｓ ｃｏｏｌｅｒｓ ａｃｈｉｅｖｅｓ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｈｅａｔｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ １７％ － ３１％ ａｎｄ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ（ ＣＯＰｈ ） ｏｆ ２０％ － ３３％ ． Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｇｅｎｅｒａｔｅ ４０������ ４ ℃ ｇａｓ ｃｏｏｌｅｒ ｏｕｔｌｅｔ ａｉｒ ａｎｄ ＣＯＰｈ ＝ １������ ８ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｆ － ２０ ℃ ｆｒｅｓｈ ａｉｒ ｍｏｄｅ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ＣＯ２ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ ａｉｒ⁃ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｓａｔｉｓｆｙ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｃｏｍｆｏｒｔ ａｎｄ ｖｅ⁃ ｈｉｃｌｅ ｌｏａｄ ｄｅｍａｎｄ ｕｎｄｅｒ ａ ｌｏｗ⁃ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ａｎｄ ｈａｓ ａ ｖｅｒｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｉｎ ｈｅａｔｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｅｆｆｉ⁃ ｃｉｅｎｃｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｈｅａｔ ｐｕｍｐ； ｈｅａｔｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ； ＣＯ２ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ； ｔｒａｎｓｃｒｉｔｉｃａｌ ｃｙｃｌｅ； ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ
ＣＯ２ 车用热泵空调系统技术研发及性能提升
王丹东１ 陈江平１，２ 俞彬彬１ 施骏业１，２ 李万勇１ 蒋甫政１
（１ 上海交通大学制冷与低温工程研究所 上海 ２００２４０； ２ 上海高效冷却系统工程技术中心 上海 ２００２４０）
摘 要 本文研发了一套 ＣＯ２ 跨临界车用热泵空调系统，该系统采用 ＣＯ２ 车用电动压缩机、微通道换热器、电子膨胀阀等关键 部件，克服了 ＣＯ２ 车用热泵空调系统高压和高排气温度的技术挑战。 实验研究了系统充注量对 ＣＯ２ 车用热泵空调系统性能、循 环特征及膨胀阀开度的影响。 提出在热泵模式下将室内换热器串联来提高高压侧的换热能力，并实验验证了该方法对车用热泵
Ｗａｎｇ Ｄａｎｄｏｎｇ１ Ｃｈｅｎ Ｊｉａｎｇｐｉｎｇ１，２ Ｙｕ Ｂｉｎｂｉｎ１ Ｓｈｉ Ｊｕｎｙｅ１，２ Ｌｉ Ｗａｎｙｏｎｇ１ Ｊｉａｎｇ Ｆｕｚｈｅｎｇ１
（１． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓ， Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏ Ｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ， ２００２４０， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｓｈａｎｇｈａｉ， ２００２４０， Ｃｈｉｎａ）
空调系统性能的提升作用。 结果表明：相比于单一气冷器，采用串联气冷器的车用热泵空调系统的制热量和 ＣＯＰｈ 分别提升了 １７％ ～ ３１％ 和 ２０％ ～ ３３％ ；该系统在 － ２０ ℃ 全新风环境下，出风温度可达 ４０������ ４ ℃ ，ＣＯＰｈ 为 １������ ８。 因此该系统能够满足电动汽车 在低温环境下的乘客舒适性和整车负荷需求，且在制热能效方面优势显著。
第 ３９ 卷 第 ５ 期 ２０１８ 年 １０ 月
ＣＯ２ 车用热泵空调系统技术研发及性能提升
Ｖｏｌ． ３９， Ｎｏ． ５ Ｏｃｔｏｂｅｒ， ２０１８
文章编号：０２５３ － ４３３９（２０１８） ０５ － ００４７ － ０６ ｄｏｉ：１０������ ３９６９ ／ ｊ������ ｉｓｓｎ������ ０２５３ － ４３３９������ ２０１８������ ０５������ ０４７